5G宽带移动通信及北斗卫星导航技术在LKJ中的融合应用研究

5G通信和卫星定位已成为推动列车运行控制系统向前发展的核心技术。基于实时动态差分的卫星定位技术可将列车定位精确至厘米级,5G通信则为车地之间的卫星差分数据传输提供高速通道。结合列车运行监控装置(LKJ)在智能控制方面的需求,采用5G+北斗导航技术,针对LKJ参数设定辅助提示、始发站开车自动对标、轮径自动校正、测距误差消除、调车作业防护等5个应用场景提出解决方案,对于提升LKJ精准高效的控制能力具有一定借鉴意义。     

高铁数字化运维中的北斗创新应用

随着交通强国建设工程的不断推进，基于铁路安全可靠、高效运营的宗旨，对铁路高品质安全运营提出了更高的要求，迫切需要解决传统运营维护模式中存在的自动化程度低、运维成本高、作业效率低、缺乏对突发性灾害的主动预警等问题。以京沪高铁为背景，围绕基础设施环境、轨旁高耸构筑物、运维作业人员3个要素，提出一套北斗高精度卫星导航技术在高铁数字化运维中的应用方法，研究基础设施形变监测、通信铁塔倾斜监测、上道作业人员安全监测的业务数据在BIM+GIS数字孪生平台上的融合承载，并提出国内首例全功能高铁北斗安全生产示范应用设计方案，实现了沉降10 mm以上、建筑间位移25 mm以上的自动监控预警。该方法能够为高铁数字化运维提供可视化的现场监测信息以及智能化的决策信息，保障运营安全，提升运维效能。     

基于工程线路数据的电子地图自动生成方法研究

电子地图数据是实现卫星定位的基础，而实际卫星数据采集的工作量较大，易受到现场因素制约，且不能满足基于卫星定位的列控系统仿真测试平台对任意线路的测试环境需求。为此，提出一种基于工程线路数据的电子地图自动生成方法。先读取、校验和分析工程线路数据，生成线路拓扑关系，识别并提取电子地图要素信息；再根据设定的线路起点经纬度和各信号点方位角，计算正线、侧线各信号点的经纬度，生成满足卫星定位的电子地图；最后，对电子地图数据进行准确性检查。该方法对于任何一条工程线路均能仿真生成电子地图数据，为基于卫星定位的列控系统车载设备的研发和实验室测试提供有力的技术保障。     

铁路专用遥感探测卫星设计与仿真

基于长大铁路线路横跨多个区域，所处特殊地理位置、地质条件和气候条件，提出铁路遥感探测需求分析。根据需求分析结果，提出铁路专用遥感探测卫星的设计方案，包括成熟的有效载荷和卫星平台。其中，有效载荷为铁路专用智能探测载荷，根据铁路具体情况优化了SAR观测分系统波段、极化方式和智能处理分系统；卫星平台采用成熟的卫星平台方案，针对重轨干涉SAR的需求，加强了姿态轨道控制分系统的设计。针对铁路的高频次重访需求，对卫星轨道的倾角和高度进行设计。基于当前设计，经STK仿真对过境时间进行模拟，结果证实，该设计可实现对待观测铁路的高频次重访。铁路专用遥感探测卫星设计可用于铁路的遥感探测，并应用于铁路的勘测、建设和运营监测。     

北斗伪卫星在隧道内应用性能提升研究

公路隧道内精准定位导航应用是交通领域应用研究的热点和难点问题，目前北斗伪卫星系统作为一种新兴的技术手段，可有效解决隧道内外无缝导航定位，然而用户层面的应用技术却鲜有报道。在此背景下探讨了北斗伪卫星在公路隧道内的应用技术，重点侧重于用户终端的使用效能提升，尤其是精度提升问题。根据隧道内不同场景的定位需求，按不同定位精度要求归纳为4类应用场景，针对其中3类高精度应用场景，提出了经济、可行的解决方案，通过依托工程试验验证，结果表明：完全可以满足各类场景应用需求，是可推广应用的解决方案，能为智慧交通应用提供助力。     

面向碳达峰与碳中和测算的农村公路行驶量估计方法

为了解决公路运输碳达峰与碳中和测算中关键的农村公路行驶量估计问题，提出一种通过卫星遥感影像与自动化公路交通调查数据融合的行驶量估计方法。使用卫星遥感影像获得农村公路车辆密度与高等级公路车辆密度的比值。使用自动化交通调查获取的县道车辆行驶速度，以及县、乡、村三级农村公路设计速度的比例关系，估计农村公路车辆平均速度，进而获得农村公路与高等级公路车辆速度的比值。以自动化交通调查获取的高等级公路交通量为基准，根据农村公路与高等级公路的车辆密度比及车辆速度比，估计农村公路平均断面交通量及行驶量。在31个省级行政区随机抽样的基础上开展测算。农村公路日均断面交通量估计结果为182辆/d,行驶量为8.11×10⁸车·km/d。为广域农村公路的行驶量估计问题提供了简易的工程解决方案，同时探索了静态影像数据与动态交通检测数据融合推算公路交通运行情况的技术方法。提出的方法不依赖影像比例尺信息，同样适用于无人机航拍数据。     

铁路新型列车运行控制系统技术创新及应用

列车运行控制系统（简称列控系统）是铁路安全运输的关键，也是提高运输效率的重要技术手段。我国西部铁路受自然条件限制，对列控系统提出轨旁设备少、维护工作量小、运输效率高的需求，因此研制了适用于西部铁路、具备移动闭塞功能的新型列控系统。介绍新型列控系统的研究背景、设计原则、主要功能结构与工作模式，重点分析系统采用的多源融合列车定位、列车完整性检查、站区一体化控制、移动闭塞等7项创新技术，并提出系统后续发展完善的展望。     

基于重建卫星影像的铁路外部环境飘浮物隐患监测技术

针对卫星影像飘浮物调查工作中影像分辨率不足、识别自动化程度低的问题，利用生成对抗网络超分辨重建算法提升卫星影像分辨率，增强飘浮物隐患边界；构建飘浮物隐患样本库，完成典型飘浮物隐患智能识别，进而有效提升铁路沿线外部环境飘浮物调查精度与效率，辅助相关部门开展隐患整治工作。     

铁路外部环境安全隐患变化卫星监测技术

为保障铁路运营安全，科学、高效、定期开展铁路周边安全环境整治工作，需大力提升技防手段，其中卫星监测技术可以快速准确获取铁路外部环境安全隐患的地理位置和属性特征，有效降低人力、物力投入。因此应大力推广铁路外部环境安全隐患变化卫星监测技术应用，同时要及时跟进作业流程规范化梳理，依托京沪高铁廊坊段卫星监测技术应用，详细论述技术流程、数据预处理、隐患影像特征、项目内容，形成一整套满足工程应用的作业指导。相比较传统的现场筛查安全隐患变化，卫星监测技术获取的安全隐患问题库更精细具体，规范化安全隐患变化卫星监测作业流程可以更好地提升监测精度和工作效率。